大学物理课上运用多种实验方法的探讨

付 静 姜广军 袁明霞

(吉林建筑工程学院城建学院基础部，长春 130111)

物理学是一门实验科学，其研究方法离不开观察和实验.通过实验，可以充分体现出理论来源于现象而不是来源于纯粹的逻辑推导.笔者在本院的大学物理课堂上，引入了多种不同形式的实验教学，例如:演示实验、操作实验、仿真实验等.本文主要介绍笔者在教学过程中，对于这种教学方式的探索与实践.

1 实验在教学中的作用

俗话说，百闻不如一见.实验的作用是任何其它教学方式不能取代的.笔者经过多年的教学实践，深深体会到课堂实验不仅能加深学生对物理概念和规律的理解，更能激发学生学习物理的热情和兴趣，培养学生的创新精神和创造能力［1］.物理学作为一门探究自然界物体运动和物体结构基本规律的实验学科，很多基本概念抽象难懂，而直观的物理过程和现象，使模糊、枯燥、复杂难懂的内容变得清晰、生动、津津有味，能大大提高学生学习物理的兴趣.因此，与单独以讲授为主的教学方式相比，多种实验方式的引入更能提高学生的学习主动性，使学生对物理内容产生浓厚的兴趣，同时使课堂气氛活跃，提高了学生的学习质量.另外，理论知识和实验有机的结合，使学生对于物理概念的理解也更加透彻.因此，在大学物理课教学中，引入多种方式的实验，能进一步培养学生的动手能力、思维创新能力和自主学习的能力.

2 课堂实验的方式

课堂实验的方式有很多种，以下分别阐述3种实验方式的作用.

2.1 演示实验［2］

在大学物理教学过程中合理使用演示实验，可以有效地提高大学物理的教学效果.对于传授物理知识，演示实验是最具说服力的教学方式，通过演示实验，引导学生观察实验现象，然后对实验结果进行分析讲解，或者以讨论的形式，揭示物理现象背后所蕴含的物理规律，实现传授教学内容的目的.经研究，观察过演示实验的学生比没有观察的学生对于概念的理念更深刻.

2.2 仿真实验［3］

仿真实验是利用软件模拟仪器，建立虚拟的实验环境，模拟真实的实验过程，达到培养动手能力，深化理解物理知识的目的.仿真实验有很多优点，它形象逼真，操作方便，特别是对于一些精密贵重的仪器，或者受到实验条件的限制，在现实中无法完成的实验，如低真空的获得等实验，显示出较大优势.目前，我校使用的仿真实验是采用中国科学技术大学开发的《大学物理仿真实验2.0》，包括示波器、分光计、核磁共振等实验内容.对课堂上无法用实物演示的实验起到了很好的补充作用.

2.3 学生参与实验

随堂安排学生可以亲自操作的实验活动，并且实验与教学内容相配套.该方式的最大优点就是使学生在高度合作和亲自动手的环境中进行探究式学习，真正实现了以学生为主体，研究性的主动学习，最大限度地发挥学生学习的主动性.通过研究表明，亲自操作过实验的学生比仅仅观察实验现象的学生对于物理概念的理解更为深刻.

3 教学实例

力学——角动量定理及角动量守恒定律

教学班级为大班.每班80人.

课堂活动设计的目标:从实验和理论两方面研究刚体的转动规律.

实验仪器:转动惯量实验仪(每班分20组，每4人一组，每组1台转动惯量实验仪)，电子天平2台，茹科夫斯基凳1把，哑铃1对.

学生在上课前预习教材中的“角动量”相关章节.

上课时，老师先用多媒体播放“高空王子走钢丝”、“高台跳水”、“冰上舞蹈”等视频，引出问题:“为什么走钢丝的时候手中要拿一个很长的杆，换成短的行不行?”“为什么跳水运动员在空中旋转的时候要把身体蜷缩起来?”.以此问题激发学生的求知欲，调动学生的学习主动性.然后引出今天要讲的内容——物体的转动规律及角动量守恒定律.

教师介绍转动惯量的概念，然后学生利用转动惯量实验仪测量物体的转动惯量，并通过此项探索式实验总结出转动惯量和物体的总质量，以及质量分布之间的规律.

然后教师介绍角动量概念及角动量守恒定律，并利用实验仪器演示角动量守恒的实验现象，如旋转直升飞机，角动量守恒演示仪.通过演示实验，给出角动量的计算公式，并总结出角动量守恒的条件.

最后让学生亲自体验茹科夫斯基凳.让学生甲坐在轮椅上，手握哑铃伸开手臂，再让学生乙转动轮椅，使其获得一定的角速度，学生甲收拢手臂和伸开手臂，让全班同学观察其角速度的变化.实验结果表明，伸开手臂角速度变小，收拢手臂角速度变大.接着学生利用角动量守恒定律讨论出现此现象的原因.

通过这样一个简单而有趣的实验，学生对物体的转动惯量和角动量守恒又有了进一步的认识.加深了学生对物理概念和定律的理解，更重要的是使得学生情绪高涨，课堂气氛非常活跃，感觉物理其实就在我们身边，极大地调动了学生学习物理的兴趣和积极性.

4 结语

孔子曰:“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”［4］.现代教育教学观认为，教育是个开放的系统，促进学生持续健康发展的根本是提高学生学习的积极性，激发学生的学习兴趣是提高课堂教学效果的关键.在此，笔者建议从事大学基础物理教学的教师更多地运用实验来进行教学，展示实验魅力，给学生多一些感性认识;多提供探讨物理问题的情景和机会，从而充分调动学生学习的兴趣和主动性，提高学生的科学素质和创新能力.

［1］左春英，温 静，关晓燕，王乐新，陈丽梅.大学物理理论与现象相结合的教学最佳模式的探索［J］.大学物理实验，2010，23(4):97-99.

［2］姜 悦.提高大学物理教学效果的探讨［J］.时代教育，2009(11):73.

［3］张 敏，何龙庆，张 波.仿真实验在大学物理实验教学改革中的应用［J］.南京晓庄学院学报，2009(3):104-108.

［4］包 刚，毛巍威，董慧媛.大学物理课程中演示实验的建构意义［J］.实验科学与技术，2010，8(4):73-74.